Самостійне опрацювання матеріалу. Лекція "Основні методи контролювання шорсткості поверхонь. Методи і засоби вимірювання та контролю точності різьб"

1. Контролювання шорсткості поверхонь

Хвилястість і шорсткість поверхонь деталей, поряд з точністю форми, є одними з основних геометричних характеристик її якості

Хвилястість і інші відхилення форми поверхонь деталей рухомих з’єднань призводить до нерівномірності зазору в поздовжньому і попе­речному перерізах і, відповідно, до нерівномірності товщини мастильного шару, місцевих розривів мастильної плівки, до підвищених питомих тис­ків і т.д. внаслідок чого деталі швидко спрацьовуються і виходять з ладу. У з’єднаннях з натягом хвилястість поверхонь деталей призводить до нерівномірності натягу, збільшення питомих пісків у точках дотикання з’єднуваних поверхонь, до пластичних деформацій деталей, зменшення натягу і виходу з ладу цих з’єднань

Шорсткість поверхні, поряд з точністю форми, є однією з основних геометричних характеристик її якості. Шорсткість поверхні відіграє велику роль в рухомих з’єднаннях дета­лей, яка значною мірою впливає на величину тертя і спрацювання тертьо­вих поверхонь. При недостатньо гладеньких тертьових поверхнях доти­кання між ними відбувається в окремих точках при збільшеному питомому навантаженні, внаслідок чого мастило витискається з поміж тертьових поверхонь, виникає напіврідинне, напівсухе або навіть сухе тертя. Це може призвести до швидкого спрацювання тертьових повер­хонь, або навіть до заклинювання з'єднання внаслідок зростання темпе­ратури деталей

Зменшення шорсткості поверхні надає більшу визначеність в харак­тер з'єднання деталей. Зазор або натяг, які можна визначити за результа­тами вимірювання деталей з’єднання, відрізняється від фактичного (експлуатаційного) їх значення за рахунок швидкого спрацювання нерів­ностей у рухомих з’єднаннях або зминання їх в процесі складання неру­хомих з’єднань. При цьому зазор збільшується, а натяг зменшується тим більше, чим більшу шорсткість мають з’єднувані поверхні

Міцність деталей також залежить від шорсткості поверхонь. Руйну­вання деталі, особливо при змінних навантаженнях, в більшості випадків пояснюється концентрацією напружень, які є наслідком наявних нерівно­стей на її поверхні. Чим менша шорсткість поверхонь, тим більша втомлювальна міцність деталей

Зменшення шорсткості поверхні суттєво покращує антикорозійну стійкість деталі. Однак надто гладенькі поверхні погано утримують мас­тила, що може призвести у рухомих з’єднаннях до небажаних наслідків. В цілому зменшення відхилень форми і шорсткості поверхонь пози­тивно впливає на якість деталей і роботу машин та механізмів. Однак під­вищення точності форми і зменшення шорсткості вимагає застосування точного обладнання, складного технологічного оснащення, досконаліших технологічних процесів і вищої кваліфікації праці, що впливає на вартість виробів. Тому параметри шорсткості, а також ступені точності форми і розташування поверхонь необхідно призначати технічно і економічно обґрунтовано

Контролювання шорсткості поверхонь здійснюється двома основними методами:

1 Порівнянням реальної поверхні виробу з робочими зразками шорс­ткості, які мають стандартні значення параметра R_a (ГОСТ 9378-93)  і виготовляються для певних способів оброблення

Зразки шорсткості явля­ють собою набір пластин або зразкових деталей, які оброблені з певною шорсткістю. Цей метод є простим і доступ­ним, при R_a>1,25мкм і R_z>10мкм забезпечує достовірність  контролювання і має ироке застосування у цехових умовах. Для підвищення точності порівняльної оцінки використовують порі­вняльні мікроскопи, у яких поряд ставлять зразок і контрольовану деталь

Замість зразків шорсткості можуть бути застосовані атестовані зраз­кові деталі. Цей метод найчастіше застосовують при одиничному вироб­ництві в ремонтних майстернях

Рисунок 1.1

2 Вимірюванням параметрів шорсткості за допомогою щупових або оптичних приладів. Числові значення параметрів шорсткості визначаються або безпосередньо за шкалою приладу (профілометрів) або за збільшеним зображенням профілю чи записаній профілограмі перерізу (профілографів)

Якщо в технічних вимогах не заданий напрямок вимірювання шорст­кості, то вимірювання провадять в тому напрямку, де є найбільша шорст­кість. При механічному обробленні різанням цій умові відповідає напря­мок вимірювання, перпендикулярний до головного руху при різанні (по­перечна шорсткість)

2. Методи і засоби вимірювання та контролювання точності різьб

Для контролювання різьб, як і інших виробів складної форми, застосовують два методи: диференційований і комплексний

Диференційований метод контролювання застосовують тоді, якщо допуски призначаються на кожний елемент виробу окремо. Він заснова­ний на вимірюванні кожного елементу різьби зокрема. При диференційо­ваному контролюванні різьб перевіряють окремо такі елементи різьби, як середній діаметр, крок, кут профілю α різьби або половину цього кута α/2. Висновок про придатність різьби роблять також з кожного з цих еле­ментів окремо. Цей складний і трудомісткий різновид контролювання використовують для контролювання точних різьб, різьбонарізного ін­струмента, а також при визначенні причин браку і налагодженні техноло­гічного процесу

Зовнішній діаметр d зовнішньої різьби і внутрішній діаметр D₁ внутрішньої різьби контролюють (вимірюють) такими самими вимірювальни­ми засобами, які використовуються для вимірювання гладких циліндрич­них деталей (штангенциркулями, мікрометрами, оптиметрами та ін.). Вимірювання кроку, кута профілю α і половину куга профілю α/2 високоточних різьб провадять на мікроскопі

Вимірювання середнього діаметра різьби. Надійні і достатньо точні засоби вимірювання середнього діаметра різьби наявні лише для зовніш­ньої різьби

Середній діаметр зовнішньої різьби можна вимірювати залежно від необхідної точності на універсальному чи інструментальному мікроскопі, методом трьох дротинок та різьбовими мікрометрами. Вимірювання середнього діаметра зовнішньої різьби методом трьох дротинок є найбільш поширеним (рис. 2.1) і порівняно точним методом. Суть цього методу полягає в тому, що в западини різьби вкладають три калібровані дротинки однакового діаметра d: дві дротинки у сусідні запа­дини з одного боку різьби, третю – з протилежного боку. Потім за допомогою будь-якого контактного вимірювального приладу (мікромет­ра, мініметра, оптиметра тощо) визначають розмір М

Для метричної різьби (α=60°) середній діаметр різьби підраховують за формулою:                         

d_{2 =} М -3d + 0,866 Р, мм,

де d - найвигідніший діаметр дротинок, мм для заданого кроку різьби;

Р - крок різьби, мм

Рисунок 2.1 - Вимірювання середнього діаметра різьби методом трьох дротинок

Комплексний метод контролювання різьб ґрунтується на перевірці одночасно всіх або декількох елементів різьби. Взаємозамінність різьбових деталей може бути гарантованою тільки за умови застосування комплексного методу контролювання різьб грани­чними різьбовими калібрами. Цей метод використовують загалом для контролювання різьб на деталях

Для перевірки деталей з внутрішньою різьбою засто­совують різьбові калібри-пробки, а для перевірки зов­нішніх різьб застосовують різьбові калібри-кільця і скоби (рис. 2.2)

Рисунок 2.2 - Різьбові калібри: 1 - пробка; 2 - кільце

Різьбові калібри, як і калі­бри для гладких циліндричних деталей, є прохідними (ПР) і непрохідними (НЕ). Прохідні різьбові калібри мають повний профіль різьби і значну довжину різьбової частини, а різьбова частина непрохідних калібрів має лише 2-3,5 витки. Профіль різьби непрохідних калібрів виконується неповним - вершини різьби зрізуються. Це робиться для того, щоб зменшити вплив відхилень кроку і половини кута профілю на результати вимірювання. Прохідні калібри мають повний профіль різьби. Для зручності згвинчування непрохідні калібри мають гладку циліндричну напрямну частину